110kV變電站綜合變電樓鋼結(jié)構(gòu)技改方案分析

葉 斌 鄒福來

(1、杭州萬國投資管理有限公司，浙江 杭州 310016 2、電聯(lián)工程技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310016）

1 工程概況

根據(jù)國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)試點建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、工業(yè)化”變電站的技術(shù)原則和設(shè)計要求。在110kV變電站通用設(shè)計方案基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化后的綜合變電樓為單層結(jié)構(gòu)，層高4.7m（局部3.3 m），長度42m，跨度 9.5m（局部14.5 m），建筑面積458m2；室內(nèi)主要功能區(qū)域有繼電器室、配電裝置室、蓄電池室和生活值守室；存放設(shè)備有繼電器、無含油電氣設(shè)備、干式變壓器。

現(xiàn)行方案適用對象為110kV變電站綜合變電樓。由于110kV變電站變電樓工程量不大，且全部使用單層建筑，整體與鋼結(jié)構(gòu)建筑的基本優(yōu)勢吻合，故率先在該類變電站使用。

2 實施方案

2.1 設(shè)計方案

根據(jù)變電站相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求，綜合樓建筑設(shè)計工程考慮10年遠(yuǎn)景發(fā)展計劃，采用遠(yuǎn)近結(jié)合、以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建需要，堅持節(jié)約用地的原則，結(jié)合建設(shè)地點的實際情況，確定以下建設(shè)方案。

變電樓采用鋼結(jié)構(gòu)外框和有檁墻、屋面構(gòu)成；內(nèi)墻分隔均采用鋼結(jié)構(gòu)體系。

2.1.1 外框鋼結(jié)構(gòu)

變電樓受力外框由10榀門式鋼架組成；鋼架間采用剛性系桿、墻屋面檁條連接，兩端跨間設(shè)置X型柱間支撐，屋面設(shè)置水平支撐。在門式剛架中，采用輕型焊接工形柱和分段變截面工形梁并利用腹板屈曲后強(qiáng)度，受力合理且鋼材消耗量低。工程方案經(jīng)鋼結(jié)構(gòu)專用軟件計算并優(yōu)化得到，方案安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

2.1.2 維護(hù)結(jié)構(gòu)

有檁墻、屋面構(gòu)成及隔墻使用ALC板（加氣混凝土輕質(zhì)墻板）。加氣混凝土板材是以水泥、石灰、硅砂等為主要原料的一種輕質(zhì)多孔新型的綠色環(huán)保建筑材料。

ALC板產(chǎn)品特性

①保溫隔熱：其保溫、隔熱性是粘土的三倍、普通混凝土的十倍。

②輕質(zhì)高強(qiáng)：為普通混凝土的1/4，立方體抗壓強(qiáng)度≥4MPa。特別是在鋼結(jié)構(gòu)工程中采用ALC板作圍護(hù)結(jié)構(gòu)就更能發(fā)揮其自重輕、強(qiáng)度高、延性好、抗震能力強(qiáng)的優(yōu)越性。

③耐火、阻燃：加氣混凝土為無機(jī)物，不會燃燒，而且在高溫下也不會產(chǎn)生有害氣體；同時，加氣混凝土導(dǎo)熱系數(shù)很小，這使得熱遷移慢，能有效抵制火災(zāi)，并保護(hù)其結(jié)構(gòu)不受火災(zāi)影響。

④可加工：可鋸、可鉆、可磨、可釘，更容易地體現(xiàn)設(shè)計意圖。

⑤吸聲、隔音：以其厚度不同可降低30～50分貝噪音。

⑥承載能力：能滿足風(fēng)荷載、雪荷載及動荷載的使用要求。

⑦耐久性好：ALC板是一種硅酸鹽材料，不存在老化問題，也不易風(fēng)化，是一種耐久的建筑材料，其正常使用壽命完全可以和各類永久性建筑物的壽命相匹配。

⑧綠色環(huán)保材料：ALC板沒有放射性，也沒有有害物質(zhì)溢出。

2.1.3 防火處理

鋼結(jié)構(gòu)通常在高溫下就會失去承載能力、發(fā)生很大的形變，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲，結(jié)果因過大的形變而不能繼續(xù)使用，一般不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為1/4小時左右。這一時間的長短還與構(gòu)件吸熱的速度有關(guān)。

要使鋼結(jié)構(gòu)材料在實際應(yīng)用中克服防火方面的不足，必須進(jìn)行防火處理。其目的就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計規(guī)范規(guī)定的極限范圍，防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落。

鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)措施較多，有包裹法、涂裝法。涂裝法有厚型、薄型、超薄型防火涂料，但由于厚型、薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料噴涂厚度較厚、裝飾性能較差，本工程針對不同結(jié)構(gòu)件使用超薄型鋼結(jié)構(gòu)膨脹防火涂料和包裹法兩套不同方案。

第一套方案：根據(jù)不同構(gòu)件的耐火極限要求，對結(jié)構(gòu)件實施不同的表面涂層厚度，從而達(dá)到相應(yīng)的防火要求。

第二套方案：對框架柱構(gòu)件采用包裹法，即使用S50ALC板將結(jié)構(gòu)柱完全屏蔽起來，能阻止外界對其進(jìn)行的熱傳導(dǎo)，根據(jù)檢驗該設(shè)防能使構(gòu)件的耐火時間提高到4小時以上，故能滿足該工程的使用要求。

2.1.4 屋面防水處理

屋面防水二級，通過在屋面板上面鋪設(shè)防水卷材，達(dá)到設(shè)防要求。彩鋼瓦專用防水卷材能適應(yīng)金屬屋面的熱脹冷縮，可隨彩鋼屋面的凸凹起伏而實貼屋面，達(dá)到金屬屋面與空氣隔離，既能達(dá)到防水功能又能起到防腐蝕效果。

2.2 工程造價

2.2.1 防火成本估算公式

第一套方案：每噸鋼材防火成本=每平方鋼材涂料用量x每噸鋼材面積x每公斤涂料價格

成本估算按防火二級要求設(shè)計，人工費另計 350 元/t。

第二套方案：每噸鋼材防火成本=每平方鋼材ALC板用量x ALC板價格

2.2.2 項目造價基本分析

該造價與《國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設(shè)計》110kV變電站分冊（2005版）內(nèi)提供的標(biāo)準(zhǔn)單方工程造價1100元/m2節(jié)省了20%，顯然是有利于基建標(biāo)準(zhǔn)化工作推廣。

3 綜合評價

3.1 輕鋼結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點

3.1.1 高強(qiáng)度、自重輕、適應(yīng)性強(qiáng)

鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高的特點，建筑構(gòu)件截面相對單薄，因而自重較輕；另外鋼材具有較好的延性，故其能夠滿足沿海多風(fēng)多震地區(qū)的要求，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

3.1.2 節(jié)能環(huán)保

房屋自重輕約為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的1/4左右，對地基承載力要求相應(yīng)降低，可大幅減少能源消耗。另外鋼結(jié)構(gòu)房屋可達(dá)到100%的回收，其他配套材料也可大部分實現(xiàn)回收，是名副其實的綠色環(huán)保產(chǎn)品。

3.1.3 工業(yè)化程度高

輕鋼結(jié)構(gòu)房屋所有構(gòu)件均可實行工廠化生產(chǎn)，并且質(zhì)量穩(wěn)定，有利于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化推廣。

3.1.4 現(xiàn)場作業(yè)方便安全

所有構(gòu)件全部采用高強(qiáng)鍍鋅螺栓連接，實現(xiàn)全過程干作業(yè)，施工不受季節(jié)影響，可大大降低施工周期且安全度高，有利提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.1.5 墻體厚度小，增加使用面積

所有管線可暗埋在墻體及樓板結(jié)構(gòu)中，建筑內(nèi)部實際使用面積大幅增加，可比傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)增加使用面積至少10%。

3.1.6 配套圍護(hù)材料性能好

使輕鋼結(jié)構(gòu)在隔音、保溫等性能方面比傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)越。

3.2 ALC板產(chǎn)品優(yōu)越性

3.2.1 經(jīng)濟(jì)：能增加使用面積，降低地基造價，縮短建設(shè)工期，減少暖氣、空調(diào)成本，達(dá)到節(jié)能效果。

3.2.2 施工方便：加氣混凝土產(chǎn)品尺寸準(zhǔn)確、重量輕，可大大地減少人力物力投入。板材在安裝時多采用干式施工法，工藝簡便、效率高，可有效地縮短建設(shè)工期。

3.2.3 環(huán)保：在生產(chǎn)過程中，沒有污染和危險廢物產(chǎn)生。使用時，也絕沒有放射性物質(zhì)和有害氣體產(chǎn)生，即使在高溫下和火災(zāi)中。ALC板是國家重點推薦的綠色環(huán)保建材產(chǎn)品。

4 結(jié)論

結(jié)合以上可行性初步分析和鋼結(jié)構(gòu)建筑體系自身的優(yōu)點，擬實施方案符合“兩型一化”變電站的“以用為先、簡潔適用，創(chuàng)新優(yōu)化、節(jié)約資源，以人為本、環(huán)境友好”建設(shè)原則。

技改方案同時達(dá)到了省電力公司要以理念、管理、科技創(chuàng)新為動力，以“兩型一化”為載體，提升標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)水平的基建目的；通過“兩型一化”變電站的建設(shè)，深化和完善變電站典型設(shè)計，符合變電站工程建設(shè)的方向，實現(xiàn)電網(wǎng)建設(shè)方式轉(zhuǎn)變的目標(biāo)。

[1]龔金京，于濱.定制鋼結(jié)構(gòu)與土建技改配套工程深化設(shè)計[J].工業(yè)建筑，2008-06-20.